浅析岩溶隧道突水灾害形成机理及发展趋势
岩溶隧道突水突泥影响因素及对策
岩溶隧道突水突泥影响因素及对策【摘要】本文主要从岩溶涌突水突泥的机理、隧道突水突泥的影响因素、整治措施三个方面对岩溶隧道突水突泥影响因素及对策进行阐述。
【关键词】隧道；突水突泥；对策一、前言随着我国经济的发展，公路的铺设也越来越广。
在公路施工时，难免会开挖隧道。
由于我国的地质复杂，在岩溶隧道施工时时常有突水突泥的情况发生。
如果处理不当回严重的影响地下水环境。
下文将对此问题进行论述。
二、概述我国是个多山国家，75%左右的陆地国土均为山地或重丘。
由于隧道具有对地表自然环境破坏较小、缩短行车里程等优点，在山区高等级公路建设中越来越多地被采用。
据不完全统计，截至2009年底，我国公路运营隧道共计5627座，其中特长隧道190座，82.11 万延米。
从已有的工程来看，隧道工程主要是通过影响水环境而造成生态环境破坏。
隧道开挖破坏隧址区域地下水的原有平衡，影响地下水正常的循环，从而造成一系列生态环境问题及效应，其中，又以隧道涌水表现最为突出。
山岭隧道建设中，因开挖形成临空面，使地应力重新分布而形成岩体松弛带，使岩体的渗透系数增大，改变了天然渗流场（通常使天然隔水断层变成导水断层），导致隧道渗水或涌水。
大量的地下水渗漏可能会对隧道施工和营运造成不利影响，与此同时，隧道建设也会对地下水产生一系列不利影响，二者之间有着复杂的联系。
三、岩溶涌突水突泥的机理1、止水岩柱受拉破坏经验和计算表明,在高水压作用下,岩溶区隧道开挖过程中,一定要留够一定厚度的安全岩柱,安全岩柱的厚度越大和强度越高,越不易突水,否则,很容易发生涌突泥,合理的安全岩柱可以通过工程类比法、解析法、数值计算法等方法获得。
工程类比法就是根据相似条件下隧道开挖未产生涌突水的岩柱和开挖产生突水的岩柱厚度的对比分析,同时根据围岩松动圈、裂隙扩展长度等确定。
2、裂隙的剪切破坏对于软弱围岩或节理裂隙发育的岩溶隧道,岩溶突水基本符合为摩尔-库仑强度强度理论,即当土体中某点的任一平面上的剪应力达到土的抗剪强度时,就认为该点已发生剪切破坏,该点也即处于极限平衡状态。
隧道突水突泥致灾系统与充填溶洞间歇型突水突泥灾变机理
隧道突水突泥致灾系统与充填溶洞间歇型突水突泥灾变机理随着经济的蓬勃发展和基础建设的逐步完善,我国隧道与地下工程得到高度发展,隧道修建所面临的地质环境也日益复杂,强岩溶、大埋深、高地压,地质构造极端复杂,导致突水突泥灾害时常发生,已经成为制约隧道安全快速施工的主要因素之一。
对突水突泥孕灾环境认识不清,对突水突泥灾害是否发生判识不准是隧道突水突泥灾害时常发生和难以遏制主要原因。
本文以隧道突水突泥致灾系统与充填溶洞间歇型突水突泥灾变机理为主要研究对象,以利万高速齐岳山隧道等众多工程实例为依托,通过文献调研、现场调查、软件研发、理论分析、试验装置研制、室内试验、典型案例分析等手段,开展隧道突水突泥致灾系统、岩溶隧道突水突泥抗突评判方法与软件及隧道充填溶洞间歇型突水突泥临灾判据三个方面研究,获得以下研究成果。
(1)调研了我国300余例隧道突水突泥工程案例,揭示我国突水突泥隧道的分布特征,进而将诱发隧道突水突泥灾害的致灾系统划分为3类1 1型,即岩溶类(占比45%,1 42例,包括溶蚀裂隙型、溶洞溶腔型、管道及地下河型)、断层类(占比28%,86例,包括富水断层型、导水断层型、阻水断层型)和其他成因类(占比27%,84例,包括侵入接触型、构造裂隙型、不整合接触型、差异风化型、特殊条件型),提出了不同类型致灾系统的结构特征、赋存规律以及识别方法,并对每种隧道突水突泥致灾系统类型开展典型案例分析。
研究了隧道突水突泥孕灾过程,提出了直接揭露型、渐进破坏型、渗透失稳型、间歇破坏型4种典型隧道突水突泥孕灾模式,表征了隧道突水突泥灾害的孕育、发展过程和致灾特征。
(2)提出一种隧道突水突泥抗突评判方法-RBAM法,可用于隧道工程现场突水突泥的快速判识。
考虑水动力条件、不良地质、抗突体厚度和围岩特征四个方面因素,构建了突水突泥抗突评判影响因素指标体系,并提出了各影响因素等级划分方法与评分体系,形成了适用于工程现场快速查询与评判的影响因素分级与评分表,阐述了抗突评判方法的实施流程。
隧道水害机理分析及防治措施
隧道水害机理分析及防治措施摘要：本文总结了几种隧道涌水量预测的办法，并对水的损害程度做出了分级。
针对不同的损害等级提出了几种治理措施，希望对隧道防水设计和施工安全起到提示作用。
关键词：隧道工程；防排水；隧道水害在水资源丰富的地区，隧道水害一直难以解决，严重影响了隧道施工运营，降低了隧道结构使用寿命。
特别是在我国西部地区，山岭隧道居多且大多都建设在雨水丰沛的高山峡谷中，工程地质条件和水文地质条件复杂，给隧道的防水问题带来了巨大的挑战。
隧道建成之后达不到预期的设计效果，过早的出现渗水、漏水等现象，提前了养护时间和养护成本，给国家带来了不小的财政负担，据统计我国高速公路系统一年的亏损额在5000亿元以上。
因此想办法降低水对隧道的损害，降低运营养护成本是目前刻不容缓的挑战。
1隧道涌水量预测方法隧道涌水量预测是降低水对隧道损害的前提，预测隧道涌水量辅以监测手段判断隧道可能发生的灾害如渗漏水、突水突泥等，在设计上指导工程师选取防排水参数可以有效降低隧道渗漏水的概率，在施工现场指导防排水施工以及做好灾害应对策略。
1.1 降水入渗法降水入渗法用于预测正常情况下的隧道涌水量，适用范围为埋深较浅的山岭隧道，同时也适用于岩溶隧道，根据隧道所处地区的水文地质条件并考虑地貌和植被影响根据经验选取合适的降水入渗参数，可以在宏观角度粗略的估算隧道正常情况下的涌水量。
计算公式如下：Q——隧道通过含水地段的正常涌水量（m3/d）；T——降水入渗系数；W—S—年降水量（mm）；A——隧道集水面积km2。
注：（1）2.74为换算系数；（2）T的选取参照《铁路工程水文地质勘测规范》。
1.2 地下径流模数法地下径流模数法适用于地表有一个或多个水系存在时同样也适用于岩溶地区的涌水量预测。
此方法的原理是根据大气降水给予地表水流量补给和地下河流量补给求出隧道通过区域的地下径流模数只需要再确定隧道的集水面积即可在宏观上粗略的求出隧道正常情况的涌水量，计算公式如下：其中M——地下径流模数（m3/（d·m））；Q——地下水补给的河流流量或降雨引起的地表径流流量（m3/d），宜选用枯水期；F——与地表水流量相当地表流域面积（Km2）；其余符号同上。
岩溶隧道溶洞突涌水机理与安全厚度确定方法
岩溶隧道溶洞突涌水机理与安全厚度确定方法下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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岩溶区运营期隧道渗漏水病害成因分析及处治方案
岩溶区运营期隧道渗漏水病害成因分析及处治方案公路隧道与其他地下工程一样，在施工期间和建成后，受到地下水的影响。
地下水通过一定的通道渗入或流入隧道内部，出现衬砌表面渗水，淌水、滴水，甚至出现股状喷水、涌水等。
根据调查发现，目前国内无渗漏的公路隧道很少，绝大部分隧道都存在着不同程度的渗漏问题，渗漏位置遍及隧道各个部位。
岩溶地区隧道运营多年后，由于结晶水的堵塞，容易导致排水系统堵塞，从而导致防排水系统的失效。
秀山隧道为分离式双向4车道高速公路隧道，按上下行分离式布置。
隧道左洞长3382m，右洞长3385m。
隧道左右洞轴线间距15.5~43.5m，进出口段均为小净距隧道。
隧道左右线均为人字坡;隧址区主要穿越平阳盖向斜，以易溶强溶碳酸盐岩为主，岩溶较发育。
洞身防水主要是在二次衬砌与初期支护之间铺设300g/m2无纺布和1.2mm厚EVA防水板，二次衬砌采用防水混凝土，抗渗标号不小于S8；隧道洞身排水主要是在衬砌背后喷射混凝土与防水层之间设Φ75HDPE 单壁打孔波纹管纵向盲沟、Φ75HDPE单壁打孔波纹管环向盲沟。
2018年6月由于连续下雨，故秀山隧道洞内渗漏水情况较严重。
图1 秀山隧道渗漏水典型照121成因分析1.1地质条件渗漏水区域主要集中在平阳盖向斜核部及岩性变化接触带附近，基岩岩性主要为铝土岩、岩质页岩夹煤线及灰岩，该区域受构造影响较重，横张、纵张裂隙发育，层间结合较差，由于处于向斜核部地下水较丰富。
另外隧道段存在“大水井－岩门口”地下暗河，暗河管道高于隧道，由于向斜轴部受地质构造影响较重，裂隙较发育，部分裂隙与暗河相通，在高水头及强降雨时期，导致隧道大量涌水。
图2 秀山隧道地质断面照1.2施工因素（1）隧址区岩溶发育，岩溶管道贯通，岩溶地下水结晶堵塞排水管道，导致衬砌背后的积水不能及时排出；（2）由于施工缝、变形缝处施工不到位、材料缺陷等导致防水失效；（3）二次衬砌结构自身存在一定裂缝，渗漏水由裂缝处渗流出。
隧道岩溶灾害及处置
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¾21世纪岩溶突水突泥灾害频频发生：
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⑸地质结构的影响
• 岩体结构、构造以及岩层产状、接触关 系、层厚、断裂、褶皱、节理、裂隙、软 弱夹层、风化程度等地质特征决定了岩溶 发育程度和规模的不同。
• ①碳酸盐岩与非碳酸盐岩在空间位置的组合关系对岩溶发 育的影响。一般来说，产状平缓的灰岩，上覆页岩时．因 受页岩的阻隔，灰岩不能从垂直方向得到降水的直接补 给，因此岩溶一般不发育。而产状平缓的灰岩，下伏页 岩，当二者的接触面高于临近的河水时，由于岩溶水受页 岩的阻隔．灰岩与页岩的接触面上．常有岩溶泉以悬挂的 形式，出露在河谷斜坡之上。当灰岩与页岩的接触面低于 临近的河水面时．则该接触面多为岩溶水向深部运动的下 限，因而往往控制着当地岩溶发育的深度。陡倾或直立产 状的灰岩与砂页岩相间排列时，两者的接触带是岩溶水动 力现象最活跃的场所．岩溶作用强烈，常在这些接触带附 近形成一系列的落水洞、漏斗及岩溶泉现象。
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化学方程式如下： 碳酸电离后产生H+和HCO3-离子即：
当H+与石灰岩（CaCO3）作用时，H+从CaCO3中离解出CO32，从而分解出Ca2+，CaCO3也就溶解于水即：
• 综合反应式是： 此外，由硫化铁氧化时产生的硫酸，闪电时产生的二氧化氮
溶入水后形成的硝酸等强酸类，对石灰岩都会产生强烈的溶 蚀。
世界最大的岩溶漏斗——小寨天坑
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③溶蚀洼地及溶蚀谷地 • 溶蚀洼地：是一种面积比较大的圆形或椭圆形的封闭
岩溶区地铁车站基坑突涌水机理分析及处理实践
岩溶区地铁车站基坑突涌水机理分析及处理实践岩溶是地质学上的一个专有名词，用来形容地下溶蚀作用造成的一种地貌。
岩溶区地下水资源丰富，但也容易引发地铁车站基坑突涌水等问题。
本文将从岩溶区地铁车站基坑突涌水的机理分析出发，结合实际案例，探讨如何处理这一问题。
1. 地质条件岩溶区域常见的地质条件包括岩溶岩层、岩溶洞穴等。
岩溶岩层具有孔隙和裂隙系统，使得地下水流动迅速，且易于形成地下水悬挂、地下水涌出等现象。
而岩溶洞穴则增加了地下水的流动路径，为地下水突涌提供了渠道。
2. 施工活动地铁车站基坑施工活动往往会破坏地下水系统的平衡，导致地下水的突涌。
基坑挖掘、开挖周边土层等作业可能会导致地下水的涌出或悬挂现象。
3. 地下水位在岩溶区域，地下水位往往较高，且存在坡度大、水位不稳定等问题，使得地下水容易突涌至基坑内部。
岩溶区地铁车站基坑突涌水问题主要是由于地质条件和施工活动导致地下水平衡破坏所致。
为了有效处理这一问题，需要结合地质勘察、工程施工等方面，提前做好防范和应对措施。
1. 前期勘察在设计和施工前，应对地下水位、地下水流动状况、地下水渗流条件等地质情况进行充分勘察。
通过地质勘察，可以辨别岩溶岩层、岩溶洞穴等地质条件，为后期施工提供参考依据。
2. 设计防渗结构针对岩溶区域地下水位高、渗流快等特点，设计防渗结构是处理突涌水问题的重要手段。
可以采用防渗墙、防渗板等结构，有效隔离地下水，避免突涌发生。
3. 合理施工在施工过程中，要遵循合理的施工工艺，控制基坑周边土层的开挖速度，降低对地下水平衡的影响。
要做好地下水的排水工作，及时清理渗水管道，避免地下水积聚。
4. 建立监测预警系统在施工过程中，应建立地下水监测预警系统，及时掌握地下水位变化情况，一旦发现异常情况，立即采取措施进行处理，避免突涌水情况的发生。
5. 处理突涌水事故在实际施工中，如果发生突涌水事故，应及时采取应对措施。
可以采用加固基坑支护结构、进行紧急排水等方式，减少不利影响，保证施工进度。
隧道岩溶涌水突泥成因分析及整治措施
隧道岩溶涌水突泥成因分析及整治措施[摘要] 在岩溶地区修建隧道时，常遇到突水、涌泥等地质灾害，对人员及财产造成重大的损失。
本文将隧洞岩溶涌水突泥的成因分为地质因素和工程因素两大类，进行了详细的分析，针对不同涌水情况，提出了整治对策，为隧道涌水突泥灾害的分析、治理提供一定的参考。
[关键字] 隧道工程涌水突泥成因整治措施1 前言随着我国隧道、矿山、水利及其它地下工程建设的快速发展，遇到的工程地质条件不断复杂，面临的问题也越来越有挑战性，特别是高压、富水区高埋深岩溶隧道面临高压突水、涌泥的危险，详细地分析了成因，提出相应措施，对隧道岩溶涌水灾害的防治具有很重大的意义。
2 成因分析隧道岩溶突水的实质是地下水原有的输水网络或存储条件受到外界因素的影响而失去平衡而导致失稳的现象，其影响因素众多且复杂，但总体上可分为地质因素和工程因素两大类。
2.1 地质因素（1）地形地貌。
从多个隧道建设中的突水实例调查发现，整个工程的地形地貌条件与突水的发生密切相关：地表岩溶洼地、沟槽地区为雨水等的汇集提供有利条件，而岩溶洼地、槽谷中的落水洞或漏斗使降雨转入地下，成为地下水的补给区。
在隧道横断面上，地形地貌可分平坦型、凸形、山谷正下方平行型、山谷侧下平行型和单斜面型；在纵断面上，地形地貌可分平坦型、凸型、横贯河流型、盆地型和平凸型。
在横断面地形类别中，山谷正下方平行型和侧下平行型隧道的比突水量最大，凸型隧道的比突水量则最小。
从纵剖面来看，横贯河流型、盆地型和平凸型隧道的比突水量最大，平坦型和凸型隧道的比突水量则相对要小很多。
从中可以看出，突水量的大小与地形地貌有较大的关系，在隧道前期勘察过程中应多注意，尽避开可能发生突水的地段。
（2）地层岩性。
大型突水灾害多发生在灰岩、白云岩等可溶岩地层中，地层岩性越纯、单层厚度越大则岩溶越发育，越易形成大型岩溶管道。
在碳酸盐岩中，除化学沉积，还有碎屑沉积，为发育大型含水岩溶管道创造了条件。
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浅析岩溶隧道突水灾害形成机理及发展趋势
发表时间：
2017-08-25T11:57:44.647Z 来源：《基层建设》2017年第12期 作者： 杨宝良
[导读] 摘要：岩溶隧道的突水灾害特征非常显著，如流量较大，水压较高等等，属于多种类、强突发类型，具有极为复杂的灾害演变历
程，目前仍不明确灾害动力失稳的规律问题。
云南云岭高速公路建设集团有限公司 云南昆明 650000
摘要：岩溶隧道的突水灾害特征非常显著，如流量较大，水压较高等等，属于多种类、强突发类型，具有极为复杂的灾害演变历程，
目前仍不明确灾害动力失稳的规律问题。本文浅要分析了岩溶隧道突水灾害的形成机理，对未来灾害研究的发展趋势者进行了重点剖析，
以供借鉴和参考。
关键词：岩溶隧道；突水灾害；形成机理；发展趋势
1
引 言
本文以云南某高速公路隧道工程为例，该高速公路隧道的全长为20km，占总线路长度的30%左右，隧道的最大埋深为1800m，隧道最
长的为
5.2km。该高速公路隧道均处于崇山峻岭之中，地质条件极为复杂，且岩层多为岩溶地带，施工地带地应力较高，富水较强，岩溶性
较强，因此，存在极为严重的突水灾害隐患，在岩溶隧道的建设过程中，其施工安全性令人堪忧。
2
力学判据与最小安全厚度的确定
隧道突水类型以隔水阻泥结构破坏模式为基础时，可划分成两种突水类型，即充填 结构失稳突水类型，以及隔水岩体破裂突水类型。
2.1
隧道隔水岩体破裂突水类型分析
隧道的岩深区域，一般特征较为明显，如渗透压力强，岩溶性强，具有较高的地应力等等，如果岩体为裂隙，突水灾害的类型，主要
体现为岩体的高压水力劈裂类型，此类型在高压裂隙水的作用之下，岩体裂隙进一步扩大化，逐渐贯通，最后出现破裂。这是形成突水通
道的机制，对该类型突水的判据如以下公式所示：
2.1.2
双尖点突变模型分析
如隔水岩体具有极佳的隔水性能，则其渗流灾变的整个过程并不明显，而造成隔水岩体发生破断的关键等量关系，就是高水压这种关
键性荷载，其他外力干扰因缘，如爆破和开挖等因素，则成为诱发的关键因素，该模型动力失稳的判断依据如下所示：
2.3
充填结构失稳突水类型分析
隧道如具有不良地质构造特点，存在断层岩溶管道，以及裂隙较宽等问题时，将出现隧道内部的充填介质渗流问题，进而形成突水通
道，诸如隧道的岩溶管道，其填充物产生渗透性失稳突水问题，或者隧道出现断层活化突水现象等，上述情况均属于充分结构方面产生的
失稳突水问题。针对充填物渗透主要特点，把突水划分分充填体滑移失稳及充填介质渗透失稳两个类型。
2.3.1
隧道充填介质渗透失稳类型分析
如某隧道地质构造为充填类型，且具有较强的渗透性，如果在灾害周边出现了较大型灾害源的时候，其充填地质构造的通道，将变成
突水灾害的优势，受开挖因素，以及高渗透压因素的影响，其构造内部充填介质遭受严重潜蚀，进而产生流土及管涌问题，在力学状态达
到一定标准时，水将快速冲跨掉充填物，导致突水通道的形成。如夹层、裂缝、断层、岩溶管道等结构，均具有较好渗透性能。
2.3.2
充填体整体发生滑移现象分析
某些地质构造为充填类型时，如具有透水较弱的特点，一旦在周边出现较大的灾害源，其充填构造则具有双重性特点，即充水、阻
水。这种充水性受多种因素影响和控制。如果充填结构地质较稳定，且具有密实的充填物，其整体结构不具备条件，形成突水通道，阻水
性极佳，此类结构最易产生整体性滑移失稳现象。
.
3
隧道突水灾害机理的发展动向
3.1
突水灾害源赋存规律、特征的发展动向
隧道突水灾害的量级，主要由突水地质灾害源的大小、规模、充填性质等决定，这些地质灾害源一般赋存于岩溶地层中。如灾害源，
属岩溶管道类型，且具有很纯的地层岩性，或为灰岩或者白云岩，具有较大的单层厚度，非常容易发育，成为较大类型的暗河，或者大型
岩溶管道系统，具备丰富水量，能够对大量势能进行存储。一般溶洞溶腔类型的灾害源，存储了较大量的静态水，能够在一瞬间，产生极
大水量的突涌。而断裂构造类型的灾害源，一般在岩性接触和断层破碎带中发育，最显著的包括区域性及大断裂带。现在的研究内容，仅
仅针对地质的认识方面，并未系统性的研究灾害的释放及储能等内容。因此未来，应当将研究方向放在充填型溶洞溶腔，及断裂构造型等
较大灾害的赋存规律方面，重点分析其储能特点，深入探讨在释能时，固液气三相体的置换模式，进而创建储能和释放灾变模式，该模式
专门针对高压大体量的灾害源。这个研究方向具有重大作用和意义。
未来，为进一步提升深长隧道施工中突水灾害的预警能力，应当寻求科学合理的理论支撑，研究充填介质的渗流特点，及充填介质的
力学特点，创建分析方法，用于描述突涌水孕育时多相物质迁移，以及多相物质的转换状态，进而体现出形成过程中，充填介质的流态演
化规律，以及充填介质的耦合形式，因而提取到前兆信息，且有能力判断突水灾害的基本状态。
3.3
因隔水阻泥结构破裂而产生突水通道的发展分析
隧道的隔水阻泥结构，不仅多种参数对其稳定性产生影响，其动载因素也会产生影响，这些影响因素包括水压及地应力参数等。其中
突水灾害为滞后性质时，因其结构破坏动态演化较为复杂，在明确其动力失稳的准则参数时，突破性不大。对于动力失稳现象的判据，以
及关于安全厚度的计算模式方面，依然存在较大缺陷，无法直接得到推演的力学参数，在实际施工中，对突水灾害的预警仍然无法有效应
用。所以，深入探讨在形成隔水阻泥结构突水破裂通道时，其围岩的位移及应力等因素的变化规律，寻找动力失稳的启动前提，以及破坏
模式，演化形式等具有重大意义。
4
结束语
总而言之，隧道在治理高压、大型突涌水灾害方面依然困难重重，在未来，应当深入探讨以下几点：第一、要深入探讨灾害源的释能
方法，及其固液气的三相置换模式。第二、深入分析突水通道的流态演化规律，以及多相物质的迁移规律。第三、要进一步分析隔水阻泥
结构的动力灾害演变过程机理。第四、积极寻求科学合理的模拟方法，用于分析突水通道破裂过程。
参考文献：
[1]
李术才，刘斌，孙怀凤等. 隧道施工超前地质预报研究现状及发展趋势. 岩石力学与工程学报，2014，33（6）
[2]
李术才，李树忱，张庆松等. 岩溶裂隙水与不良地质情况超前预报研究. 岩石力学与工程学报，2007，26（2）：217-225